Forscher der University of Washington haben eine Methode entwickelt, bei der eine Videokarte oder ein Grafikprozessor verwendet wird, um das Steuersystem eines Prototyps eines thermonuklearen Reaktors zu betreiben. Das Plasma in thermonuklearen Reaktoren ist sehr dynamisch, daher muss es für eine nachhaltige Synthese kontrolliert werden. Die Forscher schlugen vor, dafür eine handelsübliche Grafikkarte und einen neuen Algorithmus zu verwenden.
Die thermonukleare Fusion verspricht uns große Mengen „sauberer“ Energie bei relativ kleinen Kraftwerksgrößen. Wenn in Kernkraftwerken die Energie des nuklearen Zerfalls in Strom umgewandelt wird, dann wird in thermonuklearen Kraftwerken Strom aus der Energie der Kernfusion gewonnen.
Die Menschheit versucht seit langem, eine ausreichend starke Anlage zu bauen, um eine thermonukleare Reaktion darin aufrechtzuerhalten. Eine der Herausforderungen bei der Durchführung dieses Prozesses auf der Erde ist die dynamische Natur des Plasmas, das kontrolliert werden muss, um Fusionstemperaturen zu erreichen. Die Autoren der neuen Studie schlugen einen Algorithmus vor, der in der Lage ist, Veränderungen im Plasma zu berücksichtigen und die Synthesebedingungen so zu verändern, dass ein Abbruch des Prozesses verhindert wird.
Der Prototyp-Reaktor heizt das Plasma auf etwa 1 Million Grad Celsius auf. Dies sind noch nicht die 150 Millionen Grad, die für die Kernfusion erforderlich sind, aber es reicht aus, um das Konzept zu untersuchen, so die Autoren. Plasma wird in den drei Injektoren des Geräts erzeugt, und dann verbinden sie sich und verschmelzen auf natürliche Weise zu einem ringförmigen Objekt, das einem Rauchring ähnelt. Dieses Plasma ist nur wenige Tausendstelsekunden lang, daher benötigte das Team eine Hochgeschwindigkeitsmethode, um den Prozess zu steuern. Der Experimentalreaktor der Physiker erzeugt eigenständig Magnetfelder vollständig innerhalb des Plasmas, wodurch er möglicherweise kleiner und billiger ist als andere Reaktoren, die externe Magnetfelder verwenden.
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Verwendung einer Grafikkarte NVIDIA Tesla gelang es den Wissenschaftlern, den Prozess des Plasmaflusses in den Reaktor präzise einzustellen. Dies ermöglichte es den Forschern, genauer zu verstehen, was passiert, wenn sich das Plasma bildet, und letztendlich die „Lebensdauer“ des Zustands zu verlängern, sodass er näher an die Zeit herankommt, die ausreicht, um die Fusion zu unterstützen.
Bisher verwendeten Forscher langsamere oder weniger benutzerfreundliche Technologien zur Programmierung ihrer Steuerungssysteme. In der neuen Arbeit verwendete das Team jedoch eine GPU NVIDIA Tesla, das für Anwendungen des maschinellen Lernens konzipiert ist.
Mithilfe einer Videokarte wird das Team in der Lage sein, den Prozess des Plasmaeintritts in den Reaktor fein abzustimmen, sodass sich die Forscher genauer vorstellen können, was während der Plasmabildung passiert. Außerdem hilft die Grafikkarte dabei, Plasma zu erzeugen, das länger lebt.
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